STM32单片机I2C编程实战：低速通信，连接传感器和外设

# 1. I2C总线概述**

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种低速、双向、串行通信协议，广泛用于连接微控制器、传感器和外设。它采用主从模式，其中一个设备（主设备）控制总线，而其他设备（从设备）响应主设备的请求。

I2C总线具有以下特点：

- 低速：传输速率通常为100 kbps至400 kbps
- 双向：设备可以在总线上发送和接收数据
- 多主设备：可以有多个主设备连接到总线上
- 开放式协议：任何设备都可以通过实现I2C协议来连接到总线上

# 2. STM32单片机I2C接口

### 2.1 I2C硬件接口

STM32单片机集成了I2C硬件接口，包括以下主要寄存器：

- I2C_CR1：控制寄存器1，用于配置I2C模式、时钟频率、中断等。
- I2C_CR2：控制寄存器2，用于配置从机地址、ACK应答等。
- I2C_OAR1：从机地址寄存器1，用于配置从机地址。
- I2C_OAR2：从机地址寄存器2，用于配置从机地址掩码。
- I2C_DR：数据寄存器，用于读写数据。
- I2C_SR1：状态寄存器1，用于指示当前I2C状态，如总线忙、传输完成等。
- I2C_SR2：状态寄存器2，用于指示错误状态，如仲裁丢失、从机未应答等。

### 2.2 I2C软件库

STM32官方提供了I2C软件库，简化了I2C接口的使用。软件库主要包括以下函数：

#### 2.2.1 I2C库函数

| 函数 | 功能 |
|---|---|
| HAL_I2C_Init() | 初始化I2C接口 |
| HAL_I2C_DeInit() | 反初始化I2C接口 |
| HAL_I2C_Master_Transmit() | 主机发送数据 |
| HAL_I2C_Master_Receive() | 主机接收数据 |
| HAL_I2C_Slave_Transmit() | 从机发送数据 |
| HAL_I2C_Slave_Receive() | 从机接收数据 |

#### 2.2.2 I2C中断处理

I2C软件库支持中断处理，可以提高通信效率。中断处理函数主要包括：

- HAL_I2C_EV_IRQHandler()：处理事件中断，如总线空闲、传输完成等。
- HAL_I2C_ER_IRQHandler()：处理错误中断，如仲裁丢失、从机未应答等。

**代码块 2.1：STM32 I2C主设备发送数据**

#include "stm32f4xx_hal.h"